Структурная схема ЭВМ

питания. ПЗУ работают только в режиме чтения, а ОЗУ в режиме чтения и

записи. Существуют перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ), которые сохраняют

информацию при отключении питания и допускают запись информации. При этом

время записи во много раз больше времени считывания. Считывание информации

из ОЗУ может происходить с разрушением информации или без.

При разрушении информации при считывании необходимо дополнительное

время на восстановление информации. Время считывания состоит из времени

поиска адреса, времени собственного считывания и времени регенерации

(восстановления) считанной информации. ОЗУ реализуется на микросхемах.

Элемент памяти реализован на триггерах. Триггер может быть построен на

биполярных и униполярных транзисторах.

[pic]

По шине адреса (ША) в регистр адреса поступает n - разрядный двоичный

код адреса. n1 разряд используется для записи номера строки, а n2 - для

записи номера столбца. Дешифраторы строк и столбцов вырабатывают

управляющие сигналы на соответствующих выходах. Под действием этих

управляющих сигналов происходит выбор адресуемого элемента памяти, если на

входе выбора кристалла (ВК) дешифратора строк "1", то ОЗУ находится в

режиме хранения. Если на ВК "0", то ОЗУ находится или в режиме чтения, или

в режиме записи. Нормальным является режим чтения. Информация поступает

через усилитель чтения (УЧ) и выходной триггер.

[pic]

Режим записи обеспечивается подачей сигнала разрешения записи (РЗ) на

усилитель записи (УЗ). Информация через триггер и УЗ подается на

информационные цепи 1 и 0. Триггеры реализованы на МДП - транзисторах.

Транзисторы VT2 и VT4 являются нагрузкой триггера. Напряжение затвор -

исток этих транзисторов имеет нулевое значение, поэтому они всегда открыты.

Триггер реализован на VT1 и VT3. В нем записана "1", если VT1 закрыт. При

совпадении сигналов от дешифратора строк и столбцов триггер готов к записи

или считыванию информации. Управляющий сигнал с выхода дешифратора столбцов

действует на VT7 и VT8. Управляющий сигнал с выхода дешифратора строк

воздействует на VT5 и VT6.

Запись "1" производится в том случае, если на информационную цепь

(ИЦ) нуля поступает логический "0". Для записи "0" логический "0" подается

в ИЦ1.

В режиме чтения состояние триггера передается через открытые VT5-VT8

в информационные цепи. Если элемент памяти хранит "1", то уровень "1"

поступает в ИЦ1, а если "0", то уровень логической "1" поступает в ИЦ0.

26. ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

(ПЗУ)

Отличается от ОЗУ тем, что в него информация записывается однократно.

Для ПЗУ возможен только режим чтения. Информация из ПЗУ считывается

пословно. В одной строке записывается несколько слов. Выбор слова в строке

производится с помощью селектора. Селектор собран на VT0 - VT7. Буфер ввода

- вывода собран на многоэмиттерных транзисторах МТ1 - МТ4. Ввод и вывод

кодов слов производится с одних и тех же выходов: 1, 2, 3, 4. Т.к. ввод

производится однократно, то все остальное время эти входы используются для

вывода.

[pic]

На дешифратор строк передается 5-ти разрядный номер строки,

содержащий восемь четырех разрядных слов. С дешифратора слов номер слова

передается на селектор. Например, пусть выбрана (1) строка и (0) слово.

Необходимо записать со второго входа "1". Транзистор МТ2 откроется. Ток

этого транзистора протекает через резистор R"о и закрывает 2-ой транзистор

в выбранной "четверке". Таким образом состояние транзистора определяется

записанным разрядом: при записи "1" - закрыт, при записи "0" - открыт.

Затем повышают напряжение коллекторного питания накопителя. Через открытый

транзистор потечет повышенный ток, который прожжет перемычку, которая

изготовлена из нихрома с сопротивлением в несколько десятков Ом. Для их

прожигания достаточен ток 20-30 мА. Перед записью слов опорное напряжение,

подаваемое на многоэмиттерные транзистор увеличивается с тем, чтобы

транзистор находился в состоянии, близком к закрытому. При чтении

информации также происходит выбор слова и если перемычка в транзисторе не

прожжена, то ток этого транзистора создает падение напряжения на Ro,

которое закрывает многоэмиттерный транзистор. Состояние многоэмиттерного

транзистора определяет код на выходе. Таким образом программу прожигает

пользователь.

27. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВЗУ)

ВЗУ вместе с устройствами ввода - вывода относятся к периферийным

устройствам. Периферийные устройства обеспечивают общение человека с

машиной. Раньше роль ВЗУ выполняли перфокарты и перфоленты. В настоящее

время используются магнитные носители информации: магнитные ленты и диски.

Магнитная лента относится к запоминающим устройствам с последовательным

доступом к памяти. Магнитные диски относятся к запоминающим устройствам с

произвольным доступом, т.е можно записывать и считывать информацию сразу по

заданному адресу. При записи информация наносится на магнитный носитель,

движущийся под головкой записи. В соответствии с записанным кодом

происходит намагничивание элементарных участков магнитной поверхности. При

считывании в обмотке считывания наводится ЭДС при пересечении магнитной

головкой границ элементарных участков. В магнитных лентах информация

записывается перпендикулярно направлению движения. Для записи информации

используются методы записи без возврата к нулю и фазовой модуляции. Для

записи информации на магнитные диски используется метод частотной

модуляции.

[pic]

27.1 Метод записи без возврата к нулю

состоит в том, что полярность сигнала меняется только при записи "1",

следовательно в обмотке считывания наводится ЭДС только в том случае, если

считывается единичный сигнал. Наличие импульса любой полярности в обмотке

считывания означает "1", а отсутствие импульса "0". Этот метод обеспечивает

невысокую плотность записи 8 и 32 бит/мм. При считывании возможна ошибка,

когда отсутствие информации будет принято за "0". Чтобы избежать этой

ошибки необходимо подавать синхроимпульсы по специальной дорожке. Если есть

только синхроимпульс - "0", а если синхроимпульс и еще один импульс, то

записывается "1".

27.2 Фазовая модуляция.

[pic]

Метод фазовой модуляции состоит в том, что "1" и "0" передаются

разной фазой, например "1" - перепад от минимума к максимуму, а "0" -

наоборот. В устройстве воспроизведения есть специальный блок,

анализирующий, какой следующий знак должен быть записан. Если должны быть

записаны два одинаковых знака, то в середине такта делается дополнительный

перепад с тем, чтобы сначала следующего такта был нужный перепад.

Распознование единиц и нулей производится по импульсам вначале такта. Если

записана "1", то в обмотке считывания в начале такта импульс отрицательный.

Этот метод является самосинхронизирующимся, т.к. в начале каждого такта

есть импульс - положительный или отрицательный. Плотность записи 32 и 63

бит/мм.

27.3 Частотная модуляция (ЧМ).

[pic]

При ЧМ "1" передается сигналом с частотой в 2 раза больше, чем при

передачи "0". Этот метод является самосинхронизирующимся, т.к. в начале

каждого такта есть импульс. При этом методе обеспечивается высокая

плотность записи 63 бит/мм. Распознование "1" происходит при наличии

импульса в середине такта.

[pic]

28. УСТРОЙСТВА ВВОДА - ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

1. Устройства ввода

предназначены для ввода данных и программ, а также для внесения

исправлений в программу и данные, хранящиеся в памяти ЭВМ. Подразделяются

на неавтоматические (ручные) и автоматические. Автоматические

характеризуются тем, что в них информация вводится с промежуточного

носителя информации: с перфолент, перфокарт, магнитных носителей, с

напечатанных текстов и графиков, с человеческой речи. Их быстродействие

выше, чем у ручных. Ручные устройства отличаются меньшим быстродействием,

но позволяют корректировать информацию в процессе ввода. К ним относятся

различные клавиатуры, пульты управления.

2. Устройства вывода

[pic]

Служат для вывода из ЭВМ информации, результатов обработки данных,

отображая ее в виде таблиц, текстов, графиков. Они разделяются на :

- устройства вывода на промежуточный или машинный носитель (перфокарты,

перфоленты, магнитные носители)

- устройства для вывода и фиксации информации в виде текстов, графиков,

таблиц (печатающее устройство, графопостроитель, дисплей).

- устройства вывода информации во внешнюю среду (ЦАП, вывод на линию

связи)

29. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЙ

Дисплей является наиболее удобным устройством общения человека с

машиной. Он позволяет набирать информацию на клавиатуре, высвечивать ее на

экране, записывать ее в память машины, исправлять введенную информацию.

Связь ЭВМ и дисплея осуществляется через блок интерфейса. Информация,

набранная на знаковой клавиатуре через блок интерфейса записывается в

память ЭВМ. Информация, которая должна быть выведена на экран через блок

интерфейса записывается в буферном ЗУ (БЗУ). Объем БЗУ равен количеству

знаков, которые могут быть одновременно высвечены на экране. После того,

как БЗУ полностью загружено, дисплей переходит в автономный режим работы.

Код знака, записанного в БЗУ, является командой, по которой из ПЗУ

микропрограмм считывается микропрограмма воспроизведения данного знака.

Микрокоманда этой микропрограммы подается на устройство управления лучом,

которое преобразует эти микрокоманды в аналоговые сигналы, управляющие

отклоняющими системами ЭЛТ. Существуют два способа развертки луча на экране

ЭЛТ:

1. функциональный; при этом луч перемещается в пределах одного

знакоместа, т.е. прочерчивает знак за знаком

2. растровый; при этом луч двигается по строчкам и высвечивает каждый

знак послойно. Количество высвечиваемых знаков может быть от 128 до 4000 и

зависит от типа экрана.

Дисплей позволяет исправлять введенную информацию с помощью маркера и

светового пера. Маркер совмещают со знаком, который нужно исправить и на

функциональной клавиатуре нажимают кнопку "СТИРАНИЕ". В ячейке БЗУ

уничтожается этот знак. Затем набирается нужный и нажимают на кнопку

"ВОЗВРАТ".

Конец светового пера, на котором находится фотодиод, подводится к

тому знаку, который нужно уничтожить. По сигналу светового пера устройство

управления определяет координаты знака на экране и в БЗУ. По этому адресу

информация может быть изменена или уничтожена.

Для получения немерцающего изображения на всех экранах на ЭЛТ блок

управления должен обеспечивать скорость воспроизведения 50 символов в сек.

30. ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА ТЕЛЕТАЙП

В исходном состоянии ток протекает через обмотку электромагнита

приемника и передатчика телетайпа. Схема формирования импульса остановки

представляет собой триггер, который находится в единичном состоянии до

прихода импульса начала печати. Ток, протекающий через обмотку

электромагнита притягивает якорь к сердечнику. С приходом импульса начала

печати триггер опрокидывается в нулевое состояние, закрывая усилитель

мощности. При этом

[pic]

формируется нулевой пусковой импульс. Длительность импульса пуска 20 мкс,

как и у рабочих импульсов при передаче символов.

Под действием импульса пуска обесточивается обмотка электромагнита.

Якорь отлипает от сердечника, приводя в готовность наборные линейки печати

символов. Схема формирования импульса печати формирует импульс печати с

длительностью, равной пяти длительностям рабочих импульсов при передаче 5 -

ти разрядного кода. Импульс печати подается на схему "И", на второй вход

которой подается код символа из регистра. Код символа поразрядно вперед

младшим разрядом. Рабочие импульсы, соответствующие "1" открывают усилитель

мощности, соответствующие "0" - закрывают, соответственно притягивая или

отпуская якорь от сердечника. При этом якорь управляет набором линеек.

[pic]

По окончании импульса печати формируется импульс останова. Этот

импульс соответствует логической "1", длительностью в 1.5 раза больше

длительности рабочего импульса. Набранный знак во время импульса останова

печатается на бумажной ленте. Т.к. инерционность механических частей

больше, чем у электронных, то длительность импульса останова больше, чем

рабочего.

Код знака подается из канала связи в параллельном коде, а из регистра

- в последовательном. Схема формирования импульса сдвига управляет

последовательным перемещением старших разрядов в направлении младших.

Телетайп является механическим знакопечатающим устройством, которое

выводит информацию на бумажную ленту, а следовательно обеспечивает

длительное сохранение информации.

31. ИНТЕРФЕЙС

Устройства вычислительной системы соединяются друг с другом с помощью

унифицированных систем связи, называемых интерфейсом. Интерфейс

представляет собой систему шин, согласующих устройств, алгоритмов обеспечи-

вающих связь всех частей ЭВМ между собой. От характеристик интерфейса

зависит быстродействие и надежность ЭВМ. Интерфейс должен быть

стандартизирован с тем, чтобы он обеспечивал связь процессора и оперативной

памяти с любым периферийным устройством (ПУ). Необходимое преобразование

формата данных должно производиться в ПУ. Алгоритмы функционирования

интерфейса и управляющего сигнала также должны быть стандартизированы.

Схемы интерфейса обычно располагаются в самих связываемых устройствах.

Типы интерфейса:

1. Интерфейс ОЗУ - через него производится обмен данными между ОЗУ и

процессором, между ОЗУ и каналами ввода - вывода. Ведущим в обмене данными,

т.е. начинающим операцию обмена, является процессор и каналы ввода -

вывода, а исполнителем - ОЗУ. Этот интерфейс является быстродействующим.

Информация через него передается словами и полусловами.

2. Интерфейс с процессором - через него происходит обмен информацией

между процессором и каналами ввода - вывода. Ведущий - процессор,

исполнитель - каналы. Интерфейс является быстродействующим. Обмен

информацией через него происходит словами и полусловами.

3. Интерфейс ввода - вывода. Через него происходит обмен информацией

между каналами ввода - вывода и устройствами управления ПУ. Обмен

информацией производится байтами. Его быстродействие меньше, чем у первых

двух типов.

4. Интерфейс периферийных аппаратов (ПА). Через него происходит обмен

информацией между устройствами управления ПА и самими ПА. Он не может быть

стандартизирован, т.к. ПА очень разнообразны.

Интерфейсы могут быть односвязными и многосвязными.

При односвязном интерфейсе общие для всех устройств шины

используются всеми устройствами, подключенными к данному интерфейсу, на

основе разделения времени.

При многосвязном интерфейсе одно устройство связывается с другими

устройствами по нескольким независимым магистралям.

Односвязный интерфейс применяется в малых и микро ЭВМ, а многосвязный

- в средних и больших ЭВМ. Многосвязный интерфейс характеризуется тем, что

каждое устройство снабжается одной выходной магистралью для выдачи

информации и несколькими входными для приема информации от других

устройств.

При неисправности какой - либо входной шины или сопряженных с ней

согласующих устройств, оказывается отключенным только одно периферийное

устройство. Интерфейс автоматически определяет неисправное ПУ и выбирает

исправные и незанятые магистрали. МП в зависимости от заданной программы

выбирает последовательность опроса датчиков, т.е. вырабатывает управляющие

сигналы обмена информацией по выбранному каналу и осуществляет сбор и

обработку данных.

По цифровому каналу связи сигнал может передаваться параллельно или

последовательно. Параллельная передача цифрового сигнала требует отдельные

линии для каждого разряда, но является более быстродействующей. При

последовательной передаче цифровые сигналы передаются последовательно по

одной линии связи. По способу передачи информации во времени интерфейс

может быть синхронный и асинхронный. Синхронный характерен постоянной

временной привязкой, а асинхронный - без постоянной временной привязки. При

синхронной передаче данных синхронизирующие сигналы МП задают временной

интервал, в течении которого считывается информация с одного датчика.

Временной интервал определяется наибольшим временем задержки в системе

передачи данных и максимальным временем преобразования аналогового сигнала

в цифровой. Асинхронная передача данных характеризуется наличием

управляющих сигналов: "Готовность к обмену", вырабатываемый датчиком

исходной информации; "Начало обмена", "Конец обмена", "Контроль обмена",

вырабатываемые МП. При такой организации обмена автоматически

устанавливается рациональное соотношение между скоростью передачи данных и

величинами задержки сигналов в канале связи.

32. ОБМЕН ДАННЫМИ МЕЖДУ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ И

ПЕРИФЕРИЙНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ (ПУ)

[pic]

1. Программно управляемый обмен данными. В этом случае передача

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5